2196铝锂合金的淬火敏感性及析出动力学

采用分级淬火法测定了2196合金挤压型材的时间−温度−转化率(TTT)和时间−温度−性能(TTP)曲线,结合电子探针显微分析(EPMA)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程研究了2196合金在等温处理过程中的组织转变和析出动力学。结果表明:2196合金型材的鼻尖温度为375℃,孕育期为0.9 s,淬火敏感区间为300~425℃;在等温处理过程中,过饱和固溶体分解析出粗大的T_(1)相,且在375℃附近的析出速率最大;随着保温时间的延长,T_(1)相聚集并长大,时效后纳米析出相减少,无沉淀析出区变宽,导致合金力学性能显著下降;根据析出动力学方程拟合出的“S”形曲线,解释了合金在375℃附近淬火敏感性最大的原因,分析了在淬火敏感区间第二相的析出规律。

微合金化Cu-Cr-Zr合金时效析出动力学研究

目的为制定更加合理的时效工艺和制备高性能Cu-Cr-Zr合金,探究微合金化元素Ni、Si的添加对Cu-Cr-Zr合金时效析出动力学的影响。方法在Cu-Cr-Zr合金的基础上设计制备了Cu-Cr-Zr-Ni-Si合金,通过电导率仪测量2种合金在相同形变热处理工艺下电学性能的变化并结合微观组织观察,根据合金电导率与新相转变率的关系对合金的时效析出动力学过程进行研究,绘制等温析出动力学S曲线。结果在实验设置的时效温度下,2种合金的电导率都随着时效时间的延长而升高,且时效初期电导率提升迅速,后期平缓。由拟合得到的析出动力学方程可知,2种合金的等温析出动力学S曲线较为接近。当时效温度为400℃和450℃时,Cu-Cr-Zr-Ni-Si合金的析出动力学曲线高于Cu-Cr-Zr合金的析出动力学曲线。结论在400~500℃下进行时效时,Cu-Cr-Zr合金时效析出动力学过程随温度的升高而加快。当时效温度为400℃和450℃时,微量Ni、Si元素的加入加快了Cu-Cr-Zr合金的时效析出动力学过程。

Fe-Cr-W合金内富Cr团簇形核析出动力学的原子动力学蒙特卡罗模拟

低活化铁素体马氏体钢被认为是第四代堆及聚变反应堆候选结构材料之一。低活化铁素体马氏体钢以Fe-Cr为基体,W是其中重要的溶质元素。低温辐照脆化行为是限制低活化铁素体马氏体钢服役的重要问题之一。服役过程中析出的团簇因阻碍位错运动而引起材料硬化脆化。深入理解服役过程中团簇析出行为有助于认识低活化铁素体马氏体钢的低温辐照脆化问题。基于优化后的自主开发程序MIET_AKMC,利用原子动力学蒙特卡罗(atomic kinetic Monte Carlo, AKMC)方法研究了Fe-Cr(8%,10%,16%,20%)-W(1%,2%)合金在热老化条件下富Cr团簇形核析出动力学行为。结果表明,热老化后Cr原子析出形成富Cr的团簇,W仍保持固溶状态。Cr团簇析出分为形核、长大、粗化3个阶段。在团簇开始粗化时,团簇平均半径约(0.57±0.03) nm,且该值不受温度和Cr含量的影响。W会延迟团簇析出动力学过程,尤其是当Cr含量为10%时,延迟效果最明显,这是因为Cr含量为10%时,体系SRO参数绝对值达最大;W延迟效果得益于W与空位间较强的结合能(0.14 eV,空位与Cr结合能为0.06 eV)。从模拟结果可知,除已知的固溶强化外,W元素加入会通过延迟富Cr团簇析出从而有益于Fe-Cr钢性能,因为富Cr团簇会引起Fe-Cr合金硬化、脆化。

时效工艺对Cu-Cr-Zr合金带材性能和析出动力学的影响

通过固溶−冷轧−时效工艺制备Cu−1.0Cr−0.1Zr合金带材,研究时效工艺对合金导电率、力学性能和微观结构的影响,并进行析出动力学分析。结果表明,Cu−1.0Cr−0.1Zr合金在430℃时效180 min后获得最佳综合性能,导电率为85.86%IACS,硬度为HV 176.54,抗拉强度为552 MPa。对于在430℃时效的样品,当时效时间从30 min增加到180 min时,细小的fcc-Cr和Cu8Zr3析出相的尺寸从~5 nm长大到~8 nm,且析出相与铜基体的关系由共格转变为半共格。同时,还观察到bcc-Cr相的棒状和球状粗大颗粒(≥300 nm)。此外,建立合金在不同时效温度下的析出动力学方程,绘制等温转变TTT曲线,通过计算获得合金的析出激活能为65 kJ/mol。

不同Ti含量Cu-Cr-Ti合金的析出动力学

采用真空熔炼方法制备了Cu-0.42Cr、Cu-0.50Cr-0.06Ti和Cu-0.52Cr-0.40Ti合金,并对合金进行了“热轧—固溶—时效”处理。研究了在450、550和650℃下时效不同时间对不同Ti含量的Cu-Cr-Ti合金导电率的影响,并分析了合金在时效过程中析出相的析出动力学。结果表明:Cu-0.42Cr合金导电率在时效2 h后趋于平稳,加入Ti元素后,合金则在时效8 h后导电率趋于平稳,表明析出相在此时已完全析出;Ti元素对合金导电率的影响较大,在450℃时效8 h后,Cu-0.42Cr合金的导电率为97%IACS,而Cu-0.50Cr-0.06Ti和Cu-0.52Cr-0.40Ti合金分别为80.2%IACS和34.1%IACS。根据马基申-富列明格规律和Avrami经验方程计算得到Cu-0.42Cr、Cu-0.50Cr-0.06Ti和Cu-0.52Cr-0.40Ti合金在不同时效温度的析出动力学方程和导电率方程,并通过透射电镜(TEM)统计在完全析出时的析出相体积分数,与通过析出动力学方程计算出的析出相体积分数进行了对比,计算值与统计值相符合。

V(C,N)在V-N微合金非调质钢奥氏体中的析出动力学

在Gleeble-3500热模拟试验机上采用应力松弛法,研究了38MnSiVS非调质钢在750~950℃、10%~40%变形量条件下的析出-时间-温度(precipitation-time-temperature,PTT)曲线。基于Dutta和Sellars提出的应变诱导析出模型(DS模型),建立了等温析出动力学模型,计算得到理论PTT曲线。通过与试验PTT曲线比较,得出模型对钢的析出鼻尖温度、析出开始时间和结束时间的预测较为精准。采用“时间补偿法”建立了连续冷却析出动力学模型,计算出连续冷却过程析出相的体积分数和平均尺寸,与透射电子显微镜和能谱分析结果基本一致,而且冷速的增大可抑制钒的析出,细化析出相,表明模型可以准确地预测钒微合金非调质钢的连续冷却析出过程。最后,通过析出强化增量计算得出,V(C,N)析出强化对38MnSiVS非调质钢强度的贡献较大。

含钛炉渣中钙钛矿相析出动力学研究

研究了非等温过程含钛炉渣中钙钛矿相 (CaO·TiO2 )的析出和长大动力学规律 .实验结果表明 :冷却速度对CaO·TiO2 相的析出和颗粒长大有明显影响 .相对体积分数和晶粒尺寸均可近似用JMAK经验方程的形式描述 ,并表明晶粒粗化对钙钛矿相长大有影响 .

18Mn-18Cr-0.5N钢氮化物等温析出动力学研究

用金相法并结合Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析研究了１８Ｍｎ－１８Ｃｒ－０．５Ｎ钢在８００～９５０℃范围内氮化物由奥氏体中等温析出的过程，获得了相应的氮化物等温析出动力学曲线。结果表明，对于１８Ｍｎ－１８Ｃｒ－０．５Ｎ钢，在９５０℃以上无氮化物析出，Ｃｒ２Ｎ等温析出的鼻尖温度约为８６０℃，其不析出的临界冷却速度约为０．７５℃／ｓ，Ｃｒ２Ｎ析出量（ｘＶ／％）与奥氏体点阵常数（ａγ／ｎｍ）的关系为ｘＶ＝－９２３１２＋５１３６８３ａγ－７１４５０３ａ２γ。

冷轧变形对Inconel 718合金δ相析出动力学的影响

采用X射线衍射测定了冷轧Inconel718合金在不同加热条件下的δ相含量，研究了冷轧变形对δ相析出动力学的影响．结果表明，δ相析出的质量分数与时间的关系符合Avrami方程，在加热温度为960℃时，冷轧变形量对时间指数（n）和δ相析出速率（α）的影响不大；低于910℃，随冷轧变形量的增加和加热温度的提高，n值减小而α值增加．δ相的析出速率与加热温度的关系符合Arrhenius方程，随冷轧变形量增加，δ相析出激活能降低，冷轧变形促进γ＂→δ转变，给出了冷轧Inconel718合金δ相等温析出动力学曲线（PTT），随冷轧变形量增加，C曲线向左移动．

低碳钒氮微合金钢中V(C,N)在奥氏体中的析出动力学

控制VN在奥氏体中的有效析出是利用VN诱导晶内铁素体细化铁素体晶粒的关键技术。采用应力松弛方法研究了低碳钒氮微合金钢中V(C,N)在奥氏体区的等温析出行为。结果表明:试验钢的析出 温度 时间曲线(PTT)呈典型的C形,本试验条件下析出开始时间最短的"鼻子"温度为870℃左右。钢中的碳、氮含量以及变形量对PTT曲线有较大影响,它们增加均使C曲线向左移,特别是氮含量对V(C,N)析出的影响最显著。在碳含量约为0 10%的试验钢中,当氮含量从0 0036%增加到0 0140%时,可使870℃的析出开始时间从400s缩短到70s左右。

铝合金时效析出动力学及强化模型

研究铝合金热处理过程中微观组织与性能的演变规律,并建立能应用于工业生产的定量预测模型具有重要学术和工程应用价值。综合近年来关于铝合金时效过程中析出相演变和析出强化的模型及模拟的研究,分析和讨论以下几个方面的内容:模拟铝合金时效过程中析出相演变与析出强化的不同方法;铝合金时效过程中析出相微观组织的演变模型,包括形核、长大与粗化阶段,重点总结预测微观组织演变的计算方法;铝合金的强度影响因素及不同形貌析出相的强化模型;各种模型的应用和它们的优缺点以及未来可能的研究方向。

6061和SiC_p/6061合金时效析出动力学

采用差示扫描量热法(DSC)对SiC_p/6061复合材料和6061合金时效析出动力学进行研究,并结合Avrami-Johnson-Mehl方法分析SiC_p的加入对6061铝合金时效析出动力学的影响,计算出连续升温过程中各亚稳相的析出动力学参数。结果表明:SiC_p抑制6061铝合金GP区的形成,促进β″相、β′相和Q′相、β相和Q相的析出。计算各相析出动力学表达式及TTT曲线,利用硬度测试实验对计算结果进行对比验证。

Cu-0.3Cr-0.05Ti合金时效析出动力学

研究了时效温度和时间对Cu-0.3Cr-0.05Ti合金导电率的影响。结果表明:Cu-0.3Cr-0.05Ti合金在400℃×2 h时效,可获得83%IACS的导电率,随着时效时间的延长,导电率变化趋于平缓。根据导电率与新相的转变量之间的关系计算出时效过程中新相的转变比率,利用马基申-富列明格规律和Avrami经验方程,推导出Cu-0.3Cr-0.05Ti合金在不同时效温度的析出动力学方程,并得到合金不同时效温度的等温转变曲线。

ZG0Cr13Mn8N钢奥氏体中碳化物连续冷却析出动力学的研究

在用马氏体点变化法测得ＺＧ０Ｃｒ１３Ｍｎ８Ｎ钢奥氏体中碳化物等温析出动力学曲线（ＰＴＴ图）的基础上，研究了冷却速度对ＺＧ０Ｃｒ１３Ｍｎ８Ｎ钢中碳化物连续冷却析出动力学的影响，并获得了该钢奥氏体中碳化物连续冷却析出动力学曲线（ＰＣＴ图）。

室温压缩AZ91镁合金显微组织及β-Mg_(17)Al_(12)相析出动力学

对常温压缩粗镁直接熔炼AZ91镁合金时效处理后的组织及β-Mg17Al12相析出动力学进行研究。结果表明:AZ91镁合金在常温压缩过程中出现大量的孪晶,为β-Mg17Al12相的析出提供了大量的形核基底;时效时β-Mg17Al12相优先在晶界、孪晶界析出,尤其易在孪晶与晶界、孪晶交接处析出并长大,且孪晶内析出的β-Mg17Al12相与α-Mg基体保持一定的位向关系;时效时间越长,析出的β-Mg17Al12相越多,温度越高,析出定量β-Mg17Al12相所需时间越短;结合实验数据,由JMAK方程计算得到AZ91镁合金析出β-Mg17Al12相激活能为23.8～37.9kJ/mol。

GH4169合金δ相的析出动力学研究

采用X射线衍射技术测定了GH4169合金中δ相在900℃、930℃时的析出动力学,并采用光学显微镜进行组织观察,结果表明:δ相的形核位置和形核方式与时效温度有关.当时效温度在900℃时,δ相主要在晶界和孪晶界上形核析出,而晶内颗粒状δ相由时效初期析出的亚稳态γ″相转变形成;当时效温度为930℃时,δ相不仅可以在晶界和孪晶界形核析出,还可以从基体γ莫直接形核析出,并且随着时效时间的延长,δ相逐渐向晶内生长,最终形成魏氏体δ相.当时效温度一定时,δ相的析出含量与时效时间满足Avram i方程.

碳化物在奥氏体中等温析出动力学的马氏体点变化法

基于一定温度下Ｍ_ｓ点随等温时间的变化，提出了一种研究奥氏体中碳化物等温析出动力学的新方法。用该法获得了１３Ｃｒ－８Ｍｎ－０．０７Ｎ不锈钢碳化物的等温析出动力学曲线（ＰＴＴ图），并与化学相分析法进行了比较。结果表明，这种新方法比化学相分析法更方便。

热轧板退火温度对6×××系铝合金β″相析出动力学的影响

采用差示扫描量热法(DSC)研究热轧板退火温度对6×××系铝合金时效过程中β″相析出动力学的影响。计算热轧板在不同退火温度下β″相形成激活能,并对不同热轧板退火温度的试样模拟烤漆后进行力学性能实验。结果表明:随着热轧板退火温度的提高,β″相的形成激活能略微降低,表明在时效过程中β″相更容易形成,合金的模拟烤漆强度因此得到提高。热轧板退火温度的提高,增大了基体中的Mg、Si原子的过饱和度,即增大了时效过程中β″相的形成驱动力,从而提高合金的模拟烤漆强度。

Mn-Nb-Cu-B低碳贝氏体钢的析出动力学

在Gleeble 1500热模拟试验机上,通过应力松弛实验研究了Mn-Nb-Cu-B低碳贝氏体钢在不同工艺条件下析出行为,得到了不同变形量、不同变形速率下的析出动力学曲线。同时,根据实验结果,确定了所研究钢种的析出动力学方程的参数,并计算了析出开始时间。结果表明,在较高温度下,计算值与实验观测值吻合得较好。研究结果对制订合理变形工艺有帮助。

新型Ni-Cr-Mo高强耐蚀合金中的析出相及其析出动力学

采用热力学计算、扫描电镜观察和化学相分析等手段，对一种新型Ni-Cr-Mo高强耐蚀合金中的析出相及其析出动力学行为进行了研究。结果表明：标准热处理态下试验合金中的析出相主要为聚集分布的颗粒状斗和Mo6C相，1120℃×1h固溶处理后，合金中的所有析出相全部回溶进入基体。将固溶态的试验合金在600—1050℃的温度范围内等温时效，其晶界和晶内将析出Mo6C相。随着时效温度的升高，Mo6C相的析出速度加快，在800—1050℃的温度区间，时效仅6min，Mo6C相即可析出。